1、矿井排水设备,万英盛2009.6.30,目 录,第一节 概述,第二节 离心式水泵的工作理论和特性曲线,第三节 离心式水泵的结构,第四节 相似理论,第五节 离心式水泵在管路中的工作,本章小结,第一节 概述,一、 排水设备的任务和分类 1、任务 将矿水及时地排送至地面，为井下创造良好的工作环境，确保安全生产。 2、来源 涌入矿井的水统称为矿水。矿水主要来源于地表水、地下水（含水层水、断层水和采空区水等）、充填后的废水 （水砂黄泥充填的矿井。 矿井涌水量：在单位时间内涌入矿井的总水量称为矿井涌水量，用Q表示，其单位是m3/h。 最大涌水量：雨季和溶雪期地表水丰富，涌水多，称这时的涌水量为最大涌水量，
2、用Qmax表示，所对应的涌水时间为最大涌水时间，用Tmax表示。 正常涌水量：其它季节的涌水量大致均匀，称这时的涌水量为正常涌水量，用Qz表示，所对应的涌水时间为正常涌水时间，用Tz表示。,3、矿水性质 1）温度 随井深增高。 2）密度 比清水大。=10151025kg/m3 3）化学性质 一般PH7为碱性，PH=7为中性，PH=46为弱酸性，当PH3时为强酸性。强酸性水对金属材料有强烈的腐蚀作用。矿水多带酸性，当PH5时，应采取措施：一是在排水前用石灰等碱性物质将水进行中和；一是采用耐酸泵排水，对管路进行耐酸防护处理。,4、分类 矿井排水设备分为固定式和移动式。 固定式排水设备根据其服务范围
3、又分为主排水设备、区域排水设备和辅助排水设备。 5、对排水设备的要求 排水设备是煤矿四大固定设备之一。一般煤矿每开采1t煤，要排出27t的矿水，有些煤矿甚至多达3040 t的矿水。排水设备的电动机功率，小的几千瓦或几十千瓦，大的几百千瓦或上千千瓦。为确保矿井安全生产，排水设备安全、可靠、经济、合理地运行具有十分重要的意义。 排水设备的选用及其布置方式必须符合煤矿安全规程等相关的技术规定和要求。见教材P299,6、排水设备的组成排水设备一般由水泵、电动机、吸水管、排水管、管路附件及仪表等组成 。如图1所示。,图1 排水设备示意图1、水泵，2、电机，3、启动设备，4、吸水管，5、滤水器，6、底阀，
4、7排水管，8、调节阀门，9、逆止阀，10、旁通管，11灌引水漏斗，12、放水管，13、放水阀，14、真空表，15放气栓，16、压力表,二、离心式水泵的组成及工作原理,1、组成：离心式水泵主要由叶轮、叶片、外壳、泵轴和轴承等组成 。2、离心式水泵的工作原理 水泵启动前，应先用水注满泵腔和吸水管，以排除空气。启动后，泵轴带动叶轮旋转，叶轮中的水在离心力的作用下被甩向叶轮叶轮周围压向泵壳，通过排水管排至地面，与此同时，叶轮中心进水口处，由于水被抛至轮缘而形成真空，吸水井中的水在大气压的作用下，通过滤水器、底阀及吸水管进入水泵，填补叶轮中心的真空，叶轮连续旋转，吸水井中的水就不断被吸入和甩出，形成连续
5、不断的排水。,3、离心式水泵的分类 按叶轮数目分 1)单级水泵 泵轴上仅装有-个叶轮 2)多级水泵 泵轴上装有几个叶轮 按水泵吸水方式分 1)单吸水泵 叶轮上仅有-个进水口 2)双吸水泵 叶轮两侧各有-个进水口 按泵壳的结构分 1)螺壳式水泵 2)分段式水泵 垂直泵轴心线的平面上有泵壳接缝 3)中开式水泵 在通过泵轴心线的水平面上有泵壳接缝 按泵轴的位置分 1)卧式水泵 泵轴呈水平位置 2)立式水泵 泵轴呈垂直位置 按比转数分 1)低比转数水泵 比转数nS=4O80 2)中比转数水泵 比转数nS=8O150 3)高比转数水泵 比转数nS=150300,4、离心式水泵的工作参数,1） 流量 水泵
6、在单位时间内所排出水的体积，称为水泵的流量，用符号Q表示，单位m3/s , m3/h。,2）扬程单位重量的水通过水泵后所获得的能量，称为水泵的扬程，用符号H表示，单位为m。,吸水扬程(吸水高度) 泵轴线到吸水井水面之间的垂直高度，称为吸水扬程，用符号HX 表示，单位为m。,排水扬程（排水高度） 泵轴线到排水管出口处之间的垂直高度，称为排水扬程。用符号Hp表示，单位为m. 实际扬程（测地高度） 从吸水井水面到排水管出口中心线间的垂直高度，称为实际扬程。用符号Hsy表示，单位为m，即Hsy=Hx+Hp 总扬程 总扬程H为实际扬程、损失扬程和在水在管路中以速度v流动时所需的（速度水头）扬程之和，称为
7、水泵的总扬程,即,3）功率 水泵在单位时间内所做的功的大小叫做水泵的功率。 水泵的轴功率 电动机传给水泵轴的功率，即水泵的轴功率（输入功率） 水泵的有效功率,水泵实际传递给水的功率，即水泵的有效功率（输出功率）用符号,表示。,4）效率： 水泵的有效功率与轴功率之比，叫做水泵的效率，用符号,表示。,5）转速水泵轴每分钟的转速，叫做水泵的转速。,6）允许吸上真空度或汽蚀余量在保证水泵不发生汽蚀的情况下，水泵吸水口处所允许的真空度，叫做水泵的允许吸上真空度。用符号Hs表示。水泵吸水口处单位重量的水超出水的汽化压力的富余能量，叫做水泵的汽蚀余量。,第二节 离心式水泵的工作理论及特性曲线,一、离心式水泵
8、理论压头及特征曲线 1. 水在叶轮中的运动分析,水在水泵的叶轮中的流动情况相当复杂，利用数学方法准确求出压头特性（泵转速一定时，流量与压头之间的关系）是很困难的。只能采用近似方法，使其结果能基本反映实际情况，这就是建立一个理想叶轮模型，假定： 1）叶轮叶片数目无限多，叶片厚度无限薄； 2）水为理想流体，水泵工作时没有任何损失； 3）水的流动是稳定流动；,4）水不可压缩（即=常数）设叶轮的几何参数为：D1、D2叶轮叶片内缘、外缘直径；r1、r2叶轮叶片内缘、外缘半径；b1、b2叶轮叶片内缘、外缘处的宽度；1、2叶轮叶片内缘、外缘处的叶 片安装角。,当水进入叶轮后，由于叶轮作等速圆周运动，叶片迫使
9、水质点以同一转速旋转，故水质点具有与叶轮相同的圆周速度,称为牵连速度（圆周速度），用符号 u表示，其方向与叶轮圆周相切，大小随半径r变化。任意半径处圆周速度u=r；在水质点随叶轮作等速圆周运动的同时，还要以一定的速度沿着叶片所形成的流道向外流动，即沿着叶片表面流动，其方向与叶片相切，称为相对速度，用符号w表示。速度是矢量，牵连速度u和相对速度w的矢量和，就是水流经叶轮的绝对速度c，即：,在叶轮内任何一个位置，都可以画出这三个速度的大小和方向，它们构成一个三角形，称为速度三角形。,速度三角形向量图（图73）（以下缀1和2区分入口和出口处的各项参数） 参数解释：Cr ：绝对速度在径向方向上的分量，
10、称为径向分速度 ；Cu ：绝对速度在圆周方向上的分量，称为切向分速度（扭曲速度）； ：绝对速度与牵连速度的夹角。称为叶片工作角； ：相对速度与牵连速度反方向的夹角，称为叶片安装角。 从图中知：,2. 离心式水泵的理论压头方程式 由于水流经叶轮时情况非常复杂，为了便于分析，假设： 1)水在叶轮内的流动为稳定流动，即速度图不随时间变化； 2)水是不可压缩的，即密度为一常数； 3)水泵在工作时没有任何能量损失，即原动机传递给水泵轴的功率完全用于增加流经叶轮水的能量； 4)叶轮叶片数目无限多且为无限薄。这样水流的相对运动方向恰好与叶片相切；叶片的厚度不影响叶轮的流量；在叶轮同一半径处的流速相等、压力相
11、同。 在上述条件下求出的压头，叫做离心式水泵的理论压头。,水泵工作时，叶轮传递给水的理论功率为,=,水泵的轴功率PZ可用叶轮入口间水流上的外力矩M和叶轮的角速度,之乘积来表示，即,因为没有损失，故根据动量矩定理可知：作用在叶轮上的外力矩等于每秒钟流经叶轮出入口间水的动量矩的增量，即,式中：,则,即为离心式水泵的理论压头方程式，又称为欧拉公式。,于是,由此方程式可以看出： 1)水从叶轮中所获得的能量，仅与水在叶轮进口及出口处的运动速度有关，与水在流道中的流动过程无关。如果水在叶轮进口时没有扭曲，即,=900,=0，这时公式可改写为：,2)理论扬程Hl与u2有关，而,=,因此，增加转速n和加大叶轮
12、直径D2，可以提高水泵的理论扬程。,3)流体所获得的理论扬程Hl与流体种类无关。对于不同流体，只要叶轮进、出口处流体的速度三角形相同，都可以得到相同的Hl。,3. 离心式水泵的理论压头与理论流量的关系式离心式水泵的理论流量为：,，,式中,4.离心式水泵的理论压头线离心式水泵的叶轮的叶片型式有三种，即前弯式、后弯式和径向叶片。, 前弯叶片， 2 90，cot2 0 B 0 故 Hl = A - BQl；理论压头与理论流量成反比，是一条下降的直线。,在几何尺寸、转速以及流体进入叶片运动情况相同的条件下，三种叶片的工作状态分析如下：1)理论压头的关系 根据离心式水泵欧拉方程分析可知，前弯叶片c2u
13、u2,后弯叶片c2uu2 ，径向叶片c2u =u2。所以前弯叶片产生的理论压头最高，后弯叶片产生的理论压头最低，径向叶片居中。2)叶轮流道与效率的关系 就叶轮流道阻力而言，后弯叶片因流道长，断面变化的扩散角小，流动结构变化缓慢，所以流动能量损失最小，效率最高。相反前弯叶的流道短而宽，断面变化的扩散角大，流动结构变化剧烈，流动阻力较大，流动损失也大，效率是三种叶片中最低的；径向叶片的叶轮效率居中。,不同叶型叶片工作特性的比较,综上分析，在实践中通常使用后弯叶片叶轮，2一般在o5o之间，叶片数一般为片。,5、三种不同叶型叶片工作特性分析比较结果见下表,（1）有限叶片的影响（叶片数目有限时对扬程的影
14、响） 1）叶片有限时的环流和相对速度的分布 相对速度分布：受环流（环流的形成来自流体质点 的惯性。）的影响，叶片迎面上的流体质点相对速度 减小，背面处的流体质点相对速度加大，形成不均匀 的相对速度。（ 图7-6） 形成原因：理想叶轮相对速度的均匀分布与环流合成 的结果。,二、离心式水泵的实际压头特性曲线,2）环流对压头的影响 叶片数目有限与无限情况下速度的比较： ，绝对速度向叶轮旋转的相反方向偏移。 减小程度用 表示，称为环流系数。对于水泵 （z叶片数目），一般 k=0.60.9。 环流对压头的影响：,（2）能量损失的影响 水流经水泵过流部件时的能量损失(水力损失)主要有下列两种：1)摩擦损失
15、和扩散器损失摩擦损失为,扩散器损失为,所以摩擦损失和扩散器损失为,式中,摩擦和扩散损失系数。 2)冲击损失和涡流损失冲击损失和涡流损失hq的大小与水泵运转时流量Q和设计流量Qe之差的平方成正比，即,（3）离心式水泵实际特性曲线,三、 离心式水泵的效率 根据能量损失的形式不同，可将离心式水泵的损失分为机械损失、容积损失和水力损失三种。,1机械损失和机械效率水泵在运转时存在着机械损失。它包括轴与轴承和填料间的摩擦阻力损失；叶轮在泵腔内的水中转动时产生的圆盘摩擦损失；以及因级间泄漏而增加的功率损耗。 机械损失的大小用机械效率来衡量。 水泵的机械效率为,2容积损失和容积效率 当水流过叶轮时，由于叶轮对
16、水做功，使水的能量(压力能和速度能)增大。但得到能量后的水，不是全部流到排水管中，而有少量的高压水通过动静部件的间隙( 如在叶轮入口处、平衡孔或平衡盘处以及级间隙等处)重新流回到低压区，使水泵的实际流量小于理论流量。这种因间隙泄漏而造成的能量损失叫做容积损失。 容积损失的大小用容积效率来衡量。 水泵的容积效率为,式中 Q、Q实际流量与泄漏流量， m3/s。,3水力损失和水力效率 水流过水泵的进口、叶轮、导向器、机壳等过流部件时，因摩擦、扩散、冲击而消耗的能量叫做水力损失。水力损失使水泵的实际压头小于理论压头。 水力损失的大小用水力效率来衡量。 水泵的水力效率为,4水泵的总效率水泵的总效率为水泵
17、的有效功率PX(输出功率)与轴功率PZ(输入功率)的比值，即,由此可见，水泵的总效率等于它的机械效率、容积效率和水力效率三者之乘积。只有尽可能减少泵内各种损失，才能获得较高的水泵效率。,四、比例定律及比转数比例定律 （1）相似条件相似理论（研究相似流体的理论） 根据相似理论，若两个流动之间，相互对应的流动参量（即与流动有关的各物理量，如：密度、粘度、速度、压力等）有着一定的比例关系，并且按照同样的规律运动，则称这两个流动是互为相似的流动。确定两者之间存在着相似关系的原理称为相似原理。相似原理告诉我们：两个流动相似，一定要满足力学相似条件，即满足几何相似、运动相似和动力相似。同时满足，彼此之间几
18、何相似、运动相似和动力相似的水泵称相似水泵。,1）几何相似（边界相似） 指流动几何相似和边界性质相同。彼此相似的水泵的叶轮和主要通流部件中的流体流动几何相似，彼此相应的几何尺寸成相同比例，对应的同名角相等。表征边界性质的叶轮和主要通流部件的固体壁面水力性质相同，几何形状相似。即对应尺寸的比值为一常数，对应的同名角相等。即：,2）运动相似 指流动的各相应点的速度方向相同，大小成比例。彼此相似水泵上各对应点处的速度三角形相似。即,3）动力相似指流动的各相应点处质点所受诸同名力成比例。对于彼此相似的水泵主要是要求其雷诺准则，即雷诺数Re=uD/（式中u叶轮外缘速度，D叶轮外缘直径，运动粘度系数）相等
19、或不大于5倍。实际上要做到Re相等，有时有实际困难，考虑到管流时粘滞力不再与Re有关，而且自动保持动力相似，所以不严格要求Re相等。但也应尽量做到阻力系数接近，相差不宜过大。即,注意：相似条件中以几何相似为必要条件，运动相似和动力相似为充分条件。 （2）比例定律 1）相似水泵相应工况下的参数关系 流量关系 设对应工况的流量值分别,由于两水泵相似，所以,扬程关系 设对应工况的压头值分别为,由于两水泵相似，所以,功率关系,2）比例定律 对于同一台或两台对应尺寸相等的相似水泵，若排送的液体重度相等，可得比例定律。即,比例定律的应用：,比转数比转数是水泵相似的一项派生准则。因为比例定律只反映了一系列相
20、同或相似水泵性能参数之间的关系。并未涉及非相似水泵性能参数之间的关系。在水泵的选择和设计中，为了比较不同系列水泵的性能参数，往往需要一个不依赖于泵的几何尺寸，而反映其流量和扬程关系的综合参数，这个参数称为比转数。,设两台彼此相似水泵的尺寸，转速和额定工况参数分别为D2、n、H、Q和D2、n、H、Q。,以上两式中消去比值,将上式两端同乘以3.65有,式中3.65来源于水轮机，当时它的表达式,（马力）,将此关系和=1000kg/m3代入即得上式。此时，ns表示在相似条件下，额定工况或效率最高时产生1单位流量和1单位压头的标准水泵的转速，称为比转数。很明显，彼此相似的水泵的标准水泵的转速比转数相等。
21、不相似的水泵比转数不等。 用途： 1、比转数可以反映水泵的性能及叶轮形状； 在相同转速下，比转数大，流量大而压头小，流量大，导致叶轮出口流道宽度大；压头小，则叶轮出口直径小，叶轮流道短。故比转数大的叶轮流道宽而短，而且性能曲线比较陡。相反，比转数小的叶轮流道窄而长，性能曲线比较平坦。 2、比转数可以对水泵进行分类； 3、比转数可以选择水泵的叶轮型式； 4、应用于设计计算中。,第三节 离心式水泵的结构目前，矿山主要排水设备常用D型、DA型和TSW型多级离心式水泵，而井底水窝和采区局部排水则常用B型、BA型和BZ型单级离心式水泵。,一、D型离心式水泵 单吸多级分段式水泵。 （一）D型泵的结构 主要
22、由转动部分、固定部分、轴承部分和 密封部分组成。 1、转动部分 （1）叶轮作用：是泵的主要部件。将 机械能传递给水，使水的压力 能和动能得到提高。 结构：形状取决于比转数，由 前盘面、后盘面、叶片、轮毂组成。 （2）泵轴：作用是传递扭矩和支承套装 在它上面的转动部件。 （3）平衡盘：作用是平衡水泵的 轴向推力。,2、固定部分 进水段：吸水口位于进水段，为水平方向。 中段1）导水圈：作用是引导水流运动方向，降低流速，使一部分动压转换为静压。2）返水圈：作用是以最小的损失把水引入下一级叶轮的入口。 注意：导水圈叶片与叶轮叶片数应互为质数。 出水段（螺壳型）：出水口位于出水段，为垂直方向。作用是以最
23、小的损失，将导水圈中流出的水汇集起来并均匀地引至出水口；同时，使一部分动压变为静压。 水泵的进水段、中间段、叶轮和出水段总称为水泵的过流部件。其形状和材质的好坏是影响水泵性能和寿命的主要因素。 3、轴承部分 4、水泵的密封 （1）固定件之间密封：纸垫密封（2）转动部分与固定之间的密封 1）密封环 a、大口环 b、小口环,2）填料装置 吸水侧填料装置：作用是防止空气进入泵内。包括水封环和填料。 排水侧填料装置：作用是防止压力水向外泄漏。 注意：填料压盖不可拧得太紧。,（二）D型泵的特点和型号意义 1、特点（1）D型泵的流量和扬程范围较大，适合于矿山排水，有清水泵、耐酸泵和耐磨泵； （2）效率高，
24、是我国设计制造的多级离心式泵中，效率最高的一种泵； （3）采用单列向心滚柱轴承减少了泵的静阻力矩，提高了机械效率，同时，轴承还可满足运转时泵轴的轴向窜动； （4）通向吸水侧填料箱的水封管在进水段内部，不裸露在外边： （5）扬程特性曲线较平缓，没有上部分，且初始扬程较高，有利于水泵稳定运行；零流量时功率低，有利于电动机起动；效率曲线平坦，因而扩大了它在工业利用区。,D型泵流通部件的材质有两种，一种适用于普通中性水，用“D”表示；另一种适用于酸性水，用“DF”或“D”表示,2、型号意义,二、B型离心式水泵 （一）构造 （二）类型及型号意义,三、离心式水泵的轴向推力及平衡方法叶轮为单吸式的水泵，在工
25、作时受到轴向推力作用，迫使叶轮和转子一起朝入口方向移动。单级泵的轴向推力有几百公斤；多级分段式水泵的可达几吨。轴向推力必须予以平衡才能保证泵的正常工作。 （一）产生轴向推力的原因作用在叶轮前、后底盘外表面上的总压力不相等，和作用在叶轮内表面上水的动压的轴向分力所致。,（二）危害 使整个转子向吸水侧窜动。 1、使叶轮造成破坏性磨损； 2、轴承发热、电动机负载增加； 3、使叶轮出水口与导水圈的导叶进口发生偏移，引起冲击和涡流，降低泵的效率。 （三）轴向推力的平衡方法 1、平衡孔 构成一个平衡室，降低平衡室内的压强。其方法如下： （1）在叶轮后底盘上钻孔，把平衡室和叶轮入口连接起来，使两侧压强相等；
26、 （2）用专门的通路将平衡室与低压区沟通，达到降压目的,2、加径向筋 3、平衡鼓 4、对称布置叶轮 5、平衡盘法 A、结构原理：图713 B、特点：平衡效果好，但起动过程易与平衡座接触造成磨损。 C、注意：平衡盘与平衡环之间间隙在0.51之间；泵轴的窜量不小于1，不大于4。,第五节 离心式水泵在管路中的工作,一、管路特性曲线和水泵的工况点 管路特性曲线 水泵输送给水的压头为,显然,公式叫做水泵的管路特性曲线方程式。应该指出，式中的各种系数与几何尺寸都是针对新管道的。对于由于管壁挂垢使管径缩小的旧管道，管路阻力系数应乘以1.7，即,2. 水泵的工况点 水泵是和管路连接而工作的。水泵的流量就是从管
27、路中流过的水量；水泵的扬程就是水流经管路时的总压头消耗。所以，如果把水泵特性曲线和管路特性曲线按同一比例画在同一坐标图上，所得的交点就是水泵的工作点，称为工况点。点所对应的参数称为工况参数。,二、汽蚀现象和吸水高度 1 汽蚀现象及其危害,当汽蚀发展到一定程度时，将影响水泵的性能并妨碍其正常运行。主要表现为以下几方面： (1)泵的性能改变 当汽蚀初生时，对水泵外特性并无明显影响。汽蚀发展到一定程度后，水泵的功率、效率、流量和扬程等参数会有突然的下降。当汽蚀充分发展时，水流的有效过流面积会减小很多，以致引起水流中断，不能工作。 (2)引起振动和噪声 汽泡破裂时，液体质点互相冲击，产生噪声和机组振动
28、，两者互相激励使泵产生强烈振动，称为汽蚀共振现象。 (3)过流部件表面的破坏 汽蚀破坏可大大缩短水泵的使用寿命，剥蚀和腐蚀严重时，会产生叶片断裂或穿孔等重大事故。,式中,水在该温度下的汽化压力，Pa。 对于基准面的选取，ISO标准及GB标准都规定：基准面为通过叶轮叶片进口边的外端所描绘的圆的中心的水平面。对于卧式泵，其基准面就是泵轴中心线。 水泵的汽蚀余量也可以用上式的右边表示，称之为装置汽蚀余量，用,表示，即,为使泵不发生汽蚀，装置提供的汽蚀余量应大于或等于泵的允许汽蚀余量，即,以上两式即为泵不发生汽蚀的条件。,3 吸水高度 欲保证水泵工作时不发生汽蚀，吸水高度,老式型号的泵，反映其汽蚀性能
29、的参数是允许吸上真空度,。由上式知，水泵吸入口的真空度,为,欲使水泵不发生汽蚀，必须使,式中,工况点,所对应的水泵允许吸上真空度；,工况点,所对应的水泵吸入口处的真空度。,保证水泵不发生汽蚀的合理吸水高度为,应该指出，从水泵性能曲线图上所查出的s值,若与水泵使用地点的条件不符，则应按下式加以修正：,式中,修正后的允许吸上真空度，m；,水泵性能曲线上查出的允许吸上真空度，m；,安装地点的大气压，Pa；,工作水温下水的饱和蒸汽压，Pa；,0.24温度20时水的汽化压力，mH2o。,、,与水泵的使用地点的大气压力、水的温度有关。水的温度越高，水泵越容易发生汽蚀；海拔高度越高，大气压力越低，水泵也容易
30、发生汽蚀。,表1 不同海拔高度时的大气压力,表2 水在各种温度下的饱和蒸汽压,利用允许吸上真空度,计算吸水高度，不如利用汽蚀余量计算方便。,与,的值按,10-,的关系换算。,三、水泵正常工作条件 1. 稳定工作条件 为保证水泵稳定工作，水泵的初始扬程与实际扬程sy之间应满足下列关系 sy0.9,2.泵的经济运转条件 (0.850.9)max,3.泵不发生汽蚀的条件 为保证水泵正常运行，实际装置的汽蚀余量应大于泵的允许汽蚀余量。总之，要保证水泵正常工作，所确定的工况点必须同时满足稳定工作条件，经济工作条件和不发生汽蚀的条件。,四、离心式水泵的联合工作一台水泵单独在管路上工作时，若其流量或扬程不能
31、满足排水要求，可以采用两台或多台水泵的联合工作。联合工作的方法有串联和并联两种。 1. 水泵的串联运转两台或两台以上水泵顺次连接，前一台水泵的出口同后一台的进口直接连接，称为直接串联工作。若前一台泵的出口与后一台泵的进水口中间有一段管子连接，则称为间接串联工作。它们共同的特点是串联时各泵流量相等并等于管路流量，而管路所需扬程为两泵扬程之和。因此，若用一台等效泵代换串联的各泵，则可在同一坐标图上，按“等流量线上扬程相加”的原则将串联的各泵扬程特性曲线相加，即得等效泵的扬程特性曲线。,水泵串联工作时应注意以下问题：(1)两泵间接串联时，其等效扬程特性曲线和工况点的求法相同。但位于下部的水泵将水排至
32、上部泵的入口时，应还有剩余扬程，否则不能进行正常串联工作。(2)一般串联各泵宜选用型号相同或特性曲线相近的水泵。因为串联时两泵的流量相同，若两泵差异较大，则流量较大的水泵必然在低流量下工作，不能发挥其应有的效能，因而不经济。(3)串联工作时，若有一台水泵发生故障，则整个系统就得停止工作。实践证明，水泵的串联工作由于受排水系统和水泵强度的限制，很少使用。,2. 并联工作2台或2台以上的泵同时向一条管路供水时称为并联工作。水泵并联后可以增加流量，所以并联一般用于一台水泵的流量不能满足要求的场合。应当注意：两台或多台水泵并联时，各水泵应有相同或相似的特性，尤其是泵的扬程范围应大致相同，否则扬程较高的
33、水泵将不能发挥其效能。因为并联时各泵的扬程总是相等的，如果低扬程泵的扬程合适，则高扬程泵必然因扬程太低而流量过大，使工况点落在工业利用区之外。,3 串并联方式的确定水泵串联的主要目的是为了增加扬程，并联的主要目的是为了增加流量。但在某些情况下，此结论不完全正确。,五、水泵工况的调节调节的目的有两个：一是使水泵的工况点始终满足正常工作条件；二是使水泵的流量和扬程满足实际工作的需要。因工况点是由水泵的扬程特性曲线与管路特性曲线的交点决定的，所以要改变工况点，就可以采用改变管路特性或扬程特性的方法来实现。,1. 改变管路特性曲线调节法 1）闸门节流法 水泵需额外增加一部分能量用于克服由闸阀关小所增加
34、的局部阻力损失。 2）管路并联调节法 3）旁路分流调节,2 改变水泵特性曲线调节法 1）减少叶轮数目调节法 当减少叶轮数目时，水泵特性曲线则相应下降，工况点即随之变动。如果水泵排水所需的总扬程为，每一叶轮产生的扬程为i，则水泵所需的叶轮数目为,2）切割叶轮外径调节法 在保持转速不变的情况下，由比例定律得：,一般说来，水泵的比转数越大，切割量应越小。不同比转数离心泵叶轮允许切割量，见下表,比转数,切割限量与切割后的效率下降值,不同的叶轮应当采用下列不同的切割方式: (1)低比转数离心泵叶轮的切割量，在两个圆盘和叶片上都是相等的(如果有导水器或在叶轮出口有泄漏环，则只切割叶片，不切割圆盘)； (2
35、)高比转数的离心泵，叶片两边切割成两个不同的直径，前盘的直径,大于后盘的直径,，而,。,)改变叶轮转速调节法 改变转速的方法有以下几种：(1)皮带轮调速 泵与电动机采用三角带式传动，通过改变泵或电动机的带轮的大小来调速。这种方法使用广泛，但调速范围有限，且不能随时自动调速，需要停机换轮。(2)变频调速 利用变频调速器，通过改变电流频率来改变电动机转速，进而改变泵的转速。该方法优点是能实现泵转速的无级调节。但由于变频调速器的价格较高，目前应用尚不普遍。(3)采用变速电动机 由于这种电动机较贵，且效率较低，故应用亦不广泛。,4）泵的串联与并联 通过泵的串联或并联可以改变泵的工况点，不再赘述。,1离
36、心式水泵是能量传递机械，在理想条件下，水泵传递给水的能量可用理论压头方程式来表示：,当水径向进入叶轮时，C1U=0，则上式变为：,2离心式水泵和离心式通风机的叶轮叶片有三种形式。在流量相同的情况下，虽然后弯叶片(290)的水泵所产生的扬程最低，但因它的效率高于另两种，所以在现场中得到广泛的使用。,本章小结,3水泵工作时存在机械损失、容积损失和水力损失。水泵工作时的总效率等于机械效率m、容积效率r和水力效率sl的乘积，即=mrsl,4凡满足几何相似、运动相似和动力相似的水泵，就称之为相似水泵。相似水泵，它们的比转数ns必定相等。,5比例定律：,同台水泵：,6.泵的工况点，是由水泵特性曲线和管路特性曲线按同一比例画在同一坐标图上，所得的交点确定的。工况点的参数值，反映了水泵的实际工作状况。水泵工况点和额定工况点是两个概念。为了保证水泵正常工作，工况点必须满足稳定工作条件、经济工作条件和不发生气蚀的条件。否则，就必须对工况点进行合理调节。 调节水泵的工况点,其实质就是改变水泵特性曲线，或者改变管路特性曲线，或者同时改变水泵特性曲线和管路特性曲线。,7水泵发生气蚀的根本原因是，叶轮入口处的压力低于水在当时水温下的汽化压力。一旦发生气蚀，水泵的特性将严重恶化。因此，要按照不发生气蚀的条件确定水泵的吸水高度。,8水泵串联的主要目的是为了增加扬程，并联的主要目的是为了增加流量。,
